[發(fā)明專利]一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

在審

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• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111189723A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周恒;狄圣杰;呂佼佼;劉奉銀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司;西安理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 王衛(wèi)

1.一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：包括剪切盒、頂板(5)、氣囊(6)、傳壓墊(7)、固定裝置(9)、吸水機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣管(19)、水平加壓機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)；所述的剪切盒由上盒(8)和下盒(10)構(gòu)成中空盒體，上盒(8)連接在下盒(10)上；所述頂板(5)連接在上盒(8)上部；所述氣囊(6)、傳壓墊(7)和吸水機(jī)構(gòu)從上至下依次設(shè)置在頂板(5)下方；所述固定裝置(9)固定連接在上盒(8)外側(cè)壁上；所述氣囊(6)與穿過上盒(8)側(cè)壁的進(jìn)氣管(19)連通；所述剪切盒放置在移動機(jī)構(gòu)上；所述水平加壓機(jī)構(gòu)水平連接在移動機(jī)構(gòu)側(cè)壁上，水平加壓機(jī)構(gòu)與固定裝置(9)分別設(shè)置在剪切盒兩相對側(cè)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的上盒(8)側(cè)壁上端面上設(shè)置有限位槽(4)，所述頂板(5)下底面外沿設(shè)置有與限位槽(4)匹配的凸起。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：還包括氣壓表(1)和氣壓閥(2)；所述的氣壓表(1)和氣壓閥(2)設(shè)置在剪切盒外且與進(jìn)氣管(19)連接。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的吸水機(jī)構(gòu)為透水石(11)；所述的透水石(11)設(shè)置有兩塊，其中一塊透水石(11)設(shè)置在下盒(10)內(nèi)的底面上，另一塊透水石(11)設(shè)置傳壓墊(7)下方。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的透水石(11)形狀與剪切盒內(nèi)腔匹配。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的移動機(jī)構(gòu)包括移動臺(12)和滾輪(14)；所述的移動臺(12)的上表面設(shè)置有由于放置剪切盒的置物槽；所述的滾輪(14)固定連接在移動臺(12)下底面。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的水平加壓機(jī)構(gòu)包括壓力驅(qū)動裝置(15)、位移傳感器(13)和測力計(jì)(16)；所述的壓力驅(qū)動裝置(15)通過驅(qū)動桿(18)連接在移動臺(12)側(cè)壁上，且壓力驅(qū)動裝置(15)與固定裝置(9)分設(shè)于剪切盒的相對兩側(cè)；所述的測力計(jì)(16)設(shè)置在置物槽內(nèi)側(cè)壁上，且測力計(jì)(16)與固定裝置(9)分別位于剪切盒的兩相對側(cè)；所述的位移傳感器(13)與壓力驅(qū)動裝置(15)分設(shè)在移動臺(12)的兩相對側(cè)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的氣囊(6)的橫截面形狀與上盒(8)內(nèi)腔形狀匹配且與上盒(8)內(nèi)側(cè)壁貼合。

9.如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：按工程需要制取多份同類土樣(17)；

步驟二：將上盒(8)放置在下盒(10)上，將剪切盒整體放置在移動臺(12)的限位槽(4)內(nèi)，并將上盒(8)通過固定裝置(9)與外部固定體固定；在下盒(10)內(nèi)的底面上放置透水石(11)，然后將步驟一選取的一份土樣(17)放置在剪切盒內(nèi)，再將另一塊透水石(11)放置在土樣(17)上，另一塊透水石(11)上放置傳壓墊(7)，隨后將頂板安裝在上盒(8)的限位槽(4)內(nèi)并固定；

步驟三：通過外設(shè)加壓裝置對氣囊(6)進(jìn)行加壓，直到壓力達(dá)到預(yù)設(shè)高壓值；

步驟四：對移動臺沿水平方向施加預(yù)設(shè)水平剪力，并記錄相應(yīng)的測力計(jì)讀數(shù)和位移傳感器讀數(shù)；

步驟五：重復(fù)步驟一至步驟四，再進(jìn)行四次試驗(yàn)，且每次試驗(yàn)將氣囊(6)的壓力按照預(yù)設(shè)卸壓值直接從預(yù)設(shè)高壓值卸壓后，進(jìn)行水平剪力加載，共得到多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

步驟六：將步驟五獲得的多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合庫倫強(qiáng)度理論得到抗剪強(qiáng)度中粘聚力c和摩擦角φ關(guān)系；

步驟七：通過步驟六得到的粘聚力c和摩擦角φ關(guān)系，確定土樣(17)抵抗剪切破壞的抵抗能力。

10.如權(quán)利要求9所述的一種基于卸載作用的直剪試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于：所述的步驟一中制取五份同類土樣(17)；步驟三中壓力預(yù)設(shè)高壓值為300kPa；所述的步驟五中四次試驗(yàn)對氣囊(6)卸壓的值分別為50kPa、100kPa、150kPa、200kPa。